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Planung und Dimensionierung von Versorgungs- und Entsorgungseinrichtungen
Das Kapitel betrachtet im Allgemeinen alle Ver- und Entsorgungseinrichtungen auf der Baustelle.
Zur Versorgung auf der Baustelle sind erforderlich:
- Stromanschluss
- Wasseranschluss
- Abwasseranschluss
- Telefonanschluss (nur bei größeren Baustellen)
- Internet-Anschluss
- ggf. Druckluft
- ggf. Heizung
Für den Wasser- und Stromanschluss sind die erforderlichen Mengen zu ermitteln und da-raus die Leitungen zur Baustelle zu dimensionieren.
Stromversorgung
Elektrische Leitungen bestehen aus metallischen elektrischen Leitern, in der Regel in Form von Drähten oder Litzen. Sind mehrere gegeneinander isolierte Leiter (Adern) zusammengefasst, werden sie als Leitung oder Kabel bezeichnet. Ein einzelner mit einem Isolierstoff umhüllter Leiter innerhalb eines Kabels oder einer Leitung wird als Ader bezeichnet.
Die Verbindung zwischen den einzelnen Elementen der Baustromversorgung sowie dem Endverbraucher erfolgt mit Kabeln und Leitungen. Als Leitermaterial wird am häufigsten Kupfer wegen seiner sehr guten elektrischen Leitfähigkeit verwendet, gefolgt von Aluminium. Isolierte, elektrische Leiter oder Leitungen, die fest verlegt werden und eine äußere, robuste schützende Hülle (auch für Erd‐ und Wassereinsatz) besitzen, werden als Kabel bezeichnet. Elektrische Leitungen aus Kupfer werden auf Baustellen hauptsächlich verwendet und sind in folgenden genormten Leitungsquerschnitten [mm²] verfügbar:
| 1,5 | 2,5 | 4 | 6 | 10 | 16 | 25 | 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | 240 | 300 |
Lichtstrom und Drehstrom - Unterschiede
Auf der Baustelle verwendet man Ein- und Mehrphasenwechselstrom für die elektrische Energie. Der Einphasenwechselstrom wird für die Beleuchtung und Anwendung von Kleingeräten verwendet und besteht aus Lichtstrom, 230 V und aus 3 Adern: Phase, 0-Leiter, Schutzleiter. Mehrphasenwechselstrom kommt zum Einsatz für den Betrieb von Maschinen und besteht aus Drehstrom, Kraftstrom, V = 400 V und besteht aus 5 Adern: 3-Phasen, 0-Leiter, Schutzleiter.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Kabelfarben von Elektroleitungen an und zeigt deren Funktion.
| Farbe der Leitung | Bezeichnung | Funktion der Ader |
|---|---|---|
| braun | Phase 1 (L1) | Außenleiter; geschaltet oder ungeschaltet |
| blau | Neutralleiter (N) | Neutralleiter muss blau sein und darf nicht unabhängig geschaltet werden |
| grüngelb | Schutzleiter (SE) | Schutzleiter muss grüngelb sein und nicht geschaltet |
| schwarz | Phase 2 (L2) | Außenleiter; geschaltet oder ungeschaltet |
| grau | Phase 3 (L3) | Außenleiter; geschaltet oder ungeschaltet |
| weiß | Geschaltete Phase | Geschaltet; korrespondierender Draht (Bsp.: Wechsel- oder Kreuzschaltung) |
| orange | Geschaltete Phase | Geschaltet; korrespondierender Draht (Bsp.: Wechsel- oder Kreuzschaltung) |
| violett | Geschaltete Phase | Geschaltet; korrespondierender Draht (Bsp.: Wechsel- oder Kreuzschaltung) |
| rot | Geschaltete Phase | Geschaltet; korrespondierender Draht (Bsp.: Wechsel- oder Kreuzschaltung) |
| Bei Lichtstrom (230 V) ist die schwarze oder braune Ader die spannungsführende Ader (Phase). Das blaue Kabel ist der sogenannte Nullleiter (oder Neutralleiter); hier fließt im Grunde der Strom wieder zurück. Das gelbgrüne Kabel ist der Schutzleiter (Erdung). Bei den beiden Farben gibt es aber keine wirkliche Trennung, da die Polarität abhängig von der Position des Netzsteckers ist. |
|---|
| Bei Drehstrom (400 V) hat das Elektrokabel drei Phasen. Die Farben der Adern sind meist Schwarz, Grau und Braun. Das blaue Kabel ist der sogenannte Nullleiter (oder Neutralleiter). Das gelbgrüne Kabel ist der Schutzleiter (Erdung). Beim Drehstrom (Dreiphasenwechselstrom) werden über vier statt zwei Leitungen drei Wechselströme übertragen, welche zeitlich versetzt (Phasenverschoben) mit einer Frequenz von 50 Hz schwingen. |
|---|
Baustromverteiler
Zur Baustellenversorgung werden i.d.R. Baustromverteiler eingesetzt. Hierbei liegt die Unterscheidung bei Anschlussverteilerschränken und Baustellenverteilerschränken.
Anschlussverteilerschrank
Der Anschlussverteilerschrank kommt bei kleinen Baustellen zum Einsatz und ist durch einen Einspeisepunkt an das öffentliche Stromnetz direkt angebunden.
Baustellenverteilerschrank
Der Baustellenverteilerschrank kommt häufig in größerer Stückzahl vor und ist an einen Anschlussschrank gebunden. Dieser wird über einen Einspeisepunkt dann vom öffentlichen Stromnetz versorgt.
Um Baustromverteiler ausreichend zu dimensionieren, gibt es hierfür Mindestquerschnitte, die nachfolgend tabellarisch zusammengefasst wurden.
| Nenngröße [A] | 25 | 63 | 100 | 160 | 250 | 400 | 630 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mindestnennquerschnitt [mm²] | 10 | 16 | 35 | 50 | 120 | 150 | 2 x 150 | |
Grundbegriffe
Bevor mit der Berechnung einer Anschlussleitung gestartet wird, müssen zunächst einmal Grundbegriffe definiert und erläutert werden, die tabellarisch zusammengefasst wurden.
| Bezeichnung | Definition | Wert |
|---|---|---|
| Spannung U [V] | Spannung ist die „Größe“ einer Spannungsquelle | - |
| Strom I [A] | Bei zwei Anschlusspunkten fließt ein elektrischer Strom von der Quelle über ein Gerät und wieder zurück (Stromkreis) | - |
| Widerstand [Ω] | Im Stromkreis muss der Strom in Leitung und Gerät einen Widerstand überwinden | - |
| Leistungsfaktor cos ρ [-] | Der Leistungsfaktor ist die Zusammenfassung der Widerstände in einem Gerät | Einzelner Motor: 0,8 – 0,9 |
| Gesamtbaustelle: 0,6 – 0,8 | ||
| Leistung P [W] | Die Leistung, welcher ein Strom erbringen kann, ist die Kennzahl, mit der ein Gerät betrieben wird | - |
| Wirkungsgrad µ [-] | Verhältnis von zugeführter und abgegebener Leistung innerhalb eines Verbrauchers (energetische Ausnutzung) | Einzelner Motor: 0,5 – 0,9 |
| Gesamtbaustelle: 0,75 – 0,85 | ||
| Gleichzeitigkeitsfaktor a [-] | Da auf einer Baustelle nie alle Geräte gleichzeitig betrieben werden, ist die tatsächliche Leistung geringer als die Gesamtsumme | Gesamtbaustelle: 0,5 – 0,75 |
Berechnung einer Stromversorgungsleitung
Bei der Ermittlung der Leistungsaufnahme erfolgt die Betrachtung der Verbraucher getrennt nach Lichtstrom und Kraftstrom, da bei Lichtstrom die Wirkleistung, bei Kraftstrom die Scheinleistung ermittelt wird.
Der Leitungsquerschnitt ist abhängig von folgenden Faktoren:
- Leitungslänge l [m]
- Material (Leitfähigkeit X) des Kabels [m/(Ω*mm²)]. Kupfer: 57; Aluminium: 35
- Stromanschlussleitung P (Strombedarf der Baustelle) [W]
- Spannung U in der Leitung und Spannungsverlust u [V]; Spannungsabfall 2,5 %
Um den erforderlichen Leitungsquerschnitt zu berechnen, wird folgende Formel angewendet:
erf. A = (I * P * 10³) / (X * u * U)
Berechnungs- und Tabellenwerte können zur besseren Darstellung der Formelzeichen aus der Formelsammlung Baubetrieb (Tabelle 1-8, Seite 5) entnommen werden.
Wasserversorgung
Bei der Wasserversorgung auf Baustellen wird grundlegend in Trinkwasser und Brauchwasser unterschieden, welches benötigt wird.
Trinkwasser wird benötigt um Sanitäranlagen sowie Pausenräume und Unterkunftscontainer zu versorgen. Brauchwasser wird benötigt für bspw.
- Reinigen von Geräten, Maschinen und Fahrzeugen
- Anmachwasser für Estrich, Putz und Mörtel
- Nachbehandlung von Frischbeton
- Anfeuchten und Einschlämmen von Böden
- Anfeuchten von Bauteilen bei Abbrucharbeiten
Üblicherweise wird der Bedarf an Wasser aus dem öffentlichen Trinkwasserversorgungsnetz gedeckt; alternativ aus Brunnenanlagen, Gewässern oder Quellen. Letzteres ist allerdings genehmigungspflichtig.
Wasserbedarf
Zur Berechnung von Wasserversorgungsleitungen wird der mittlere Wasserbedarf aller Baustellenelemente angesetzt, der aus der nachfolgenden Tabelle entnommen werden kann. (Schach/Otto: Baustelleneinrichtung)
| Mittlerer Wasserbedarf für | Richtwert |
|---|---|
| Pausenraum, WC, Waschen | 20 - 30 Liter/Pers. x Tag |
| Unterkunft, WC, Waschen, Duschen | 50 Liter/Pers. x Tag |
| Anmachwasser Mörtel (Beton) | 200 - 250 (100 - 200) Liter/m³ |
| Wechselsilos für Mörtel etc. | 1,5 - 2 m³/h |
| Herstellung von Mauerwerk | 80 - 100 Liter/m³ |
| Sichtbetonschalung Holz nässen | 5 Liter/m² Schalungsfläche |
| Nachbehandlung von Beton | 30 Liter/m² Betonfläche |
| Verblendmauerwerk abwaschen | 15 - 20 Liter/m² |
| Reinigung größerer Geräte der Estrich- oder Mörtelherstellung | 100 - 130 Liter pro Gerät |
| Reinigung von Arbeitsgeräten von Hand | 20 Liter pro Gerät |
| Sonstiges | 5 m³/Tag |
Leistungsdurchmesser
Die Dimensionierung der Wasserversorgung erfolgt üblicherweise über den stündlichen Maximalbedarf, der ca. 50 % über dem mittleren Stundenbedarf liegt. Zusätzlich sind Leitungsverluste in Höhe von 5 % bis 20 % zu berücksichtigen.
Der erforderliche Rohrleitungsdurchmesser [mm] wird überschlägig mit folgender Formel berechnet:
| d = √(4 * Q) ⁄ (v * 10 * π) |
|---|
| mit d = Rohrleitungsdurchmesser [mm] x 100 |
| Q = Durchflussmenge (stündlicher Maximalbedarf) [l/s] |
| v = Fließgeschwindigkeit (im Mittel 0,8) [m/s] |
Berechnungs- und Tabellenwerte können zur besseren Darstellung der Formelzeichen aus der Formelsammlung Baubetrieb (Tabelle 1-8, Seite 5) entnommen werden.
Wasserleitungen besitzen genormte Durchmesser, die nachfolgend in Zoll und mm gelistet sind.
| Zoll | 3/8” | 1/2” | 3/4” | 1” | 1 1/4” | 1 1/2” | 2” | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| mm | 9,6 | 12,7 | 19,1 | 25,4 | 31,8 | 38,1 | 50,8 | |
Abwasserentsorgung
Bei der Abwasserentsorgung unterscheidet man in Niederschlagswasser und Schmutzwasser, welce nachfolgend definiert sind.
Niederschlagswasser
Niederschlagswasser befestigter Flächen sowie Dachflächen der Container wird in der Regel auf nicht versiegelten Flächen zur freien Versickerung abgeleitet.
Schmutzwasser
Auf Baustellen fällt Schmutzwasser als Abwasser i.d.R. aus Einrichtungen wie Sanitäran-lagen; Mischanlagen von Estrich, Mörtel, Beton oder Reinigungsplätzen für Maschinen, Fahrzeuge, Werkzeuge an. Schmutzwasser sollte aufgrund wirtschaftlicher und hygienischer Kriterien möglichst in ein öffentliches Kanalisationsnetz eingeleitet werden. Die Einleitung in öffentliche Kanalsysteme ist durch die jeweilige Kommune genehmigungs‐ und kostenpflichtig. Der Anschluss erfolgt üblicherweise durch die Verlegung von Kunststoffrohren. Alternativ kann das Schmutzwasser in spezielle Sammelbehälter oder Kleinkläranlagen eingeleitet werden. Bei der Einleitung des Schmutzwassers gelten die Regelungen der Abwassersatzungen der jeweiligen Kommune sowie die allgemeinen Umweltschutzgesetze.
Druckluftversorgung
Neben Strom und Wasser wird auf Baustellen häufig Druckluft zum Betrieb von Werkzeugen und Presslufthammern benötigt. Diese muss durch Kompressoren auf der Baustelle erzeugt werden. Bei geringem oder kurzzeitigem Bedarf geschieht dies in der Regel durch mobile Anlagen, ansonsten kommen stationäre Anlagen zum Einsatz.
